农林科技大学第三章碳水化合物.ppt

第三章碳水化合物(Carbohydrates),李巨秀食品学院食品化学教研组,一、碳水化合物(Carbohydrates)多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。1.分类Classification（1）按组成分,单糖（Monosaccharides）：不能再被水解的多羟基醛或酮，是碳水化合物的基本单位。,低聚糖（寡糖）(Oligasaccharides)：由210个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。,多糖(Polysaccharides)：由许多单糖分子缩合而成。,（2）按功能分 结构多糖 贮存多糖 抗原多糖,食品中碳水化合物的作用 提供人类能量的绝大部分提供适宜的质地、口感和甜味（如麦芽糊精作增稠剂、稳定剂）有利于肠道蠕动，促进消化（如纤维素被称为膳食纤维，低聚糖可促小孩肠道双歧杆菌生长，促消化）,3.糖类化合物的结构（Structure of Carbohydrates）（1)单糖（Monosaccharides）醛糖,Glucose Molecule,酮糖,甘油醛,All Sugars from Natural Sources are D-Sugars,That is,the stereocenter most remote from the aldehyde group is on the right,No Correlation between D-and L-and optical rotation,DISACCHARIDES,Maltose is a Reducing Sugar,Positive Test for Fehlings,Benedicts,Tollens,One mole Acid-Hydrolysed or by a-glycosidase enzyme to 2 moles of D-glucose,a-Glycosidic Linkage,Sucrose is Table sugar&is a Non-Reducing Sugar,Negative Test for Fehlings,Benedicts,Tollens,One mole Acid-Hydrolysed or by sucrase enzyme to 1 mole of D-glucose and D-fructose,Dehydration Synthesis Vs.Hydrolysis,Carbohydrates,Disaccharides or double sugars,Figure 2.13b,环状糊精 Cyclodextrin（）又名沙丁格糊精（Schardinger Dextrin），由环状吡喃葡萄糖苷构成。聚合度为、，分别成为、环状糊精。,（3）应用医学 用环状糊精包接前列腺素的试剂、注射剂，卞基青霉素环糊精.农业 应用在农药上食品行业 做增稠剂，稳定剂，提高溶解度（做乳化剂），掩盖异味等。Suntoryltcl已获得粉状醇饮料的应用专利。,A.食品保鲜:将和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包、糕点表面可起到保水保形的作用。B.除去食品的异味:鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用包接可除去。C.作为固体果汁和固体饮料酒的载体。,化妆品 作乳化剂，提高其稳定性，减轻对皮肤的刺激作用。其它方面香精包含在环状糊精制成的粉末，而混合到热塑性塑料中，可制成各种加香塑料（玩具及工艺品）。如tide（汰渍）洗衣粉留香，可经包接香精后添加到洗衣粉中。,在食品工业中的应用保持食品香味的稳定 食用香精和稠味剂用包接，用于烤焙食品，速溶食品，速食食品，肉食及罐头食品，可使之留香持久，风味稳定。如食用香精玫瑰油，茴香脑等易挥发，易氧化，用包接后香味的保持得到改善。保持天然食用色素的稳定 如：虾黄素经的包接，提高对光和氧的稳定性。,小分子糖的工艺特性,1.相对甜度甜度是糖的重要性质，但没有正确的物理及化学方法可加以评定，只能利用人的味觉来加以比较。通常以5或10%的蔗糖水溶液在20时的甜度为1，比较与其他糖在相同温度下的甜度，把这种相对甜度叫做比甜度。,2.溶解度糖的溶解度对食品的加工有重要意义，不同的糖其溶解度是不相同的。各种糖的溶解度虽然不同，但都是随着温度的升高而增大，因此在生产上使用温水和沸水熔化糖。,在糖果工业中大量使用蔗糖，如果在蔗糖中加入转化糖，其溶解度比单纯蔗糖更大，增强抗结晶能力，这一原理常用于硬糖的生产。在有些糖果的生产中，如果加入适量的溶解度较低的乳糖，采用适当的加晶技术提高结晶度，可使糖果变得松脆，这种技术应用于生产砂质软糖。,3.结晶性质 蔗糖极易结晶,晶体能生长很大。葡萄糖也容易结晶，结晶体细小。果糖难结晶。淀粉糖浆、低聚糖和糊精的混合物不能结晶，并能防止蔗糖结晶。利用糖的结晶性质可以制造冰糖、酒心糖、各种硬糖和软糖。,4.吸湿性和保湿性吸湿性是指在较高的空气湿度的情况下吸收水分的性质；保湿性是指在较低空气湿度下保持水分的性质。糖的这种性质对于保持食品的柔软性和贮存、加工都具有重要意义。,蔗糖和淀粉糖浆与果糖相比，其吸湿性较低，转化糖浆吸湿性高，因为后者含有大量的果糖，因此在饼干、糕点等食品中广泛应用。山梨醇的保湿性好，能使糖果造很长时间里保持柔软。乳糖的吸湿性较低，常用作糖块的糖衣料。在潮湿温暖的环境下涂挂糖衣，防止糖块的溶化现象。,5.渗透压较高浓度的糖液具有渗透压，因此可以利用渗透压使食品脱水，以降低水分活性，抑制微生物的发育来提高食品的贮藏性和风味。多数微生物在堂浓度在50%左右就可停止生长，但某些酵母菌和霉菌还能生长。由于渗透压和溶质的浓度成正比，从同一质量的各种糖类的防腐效果来看，相对分子量小的糖防腐效果好。在选用糖时要注意糖的溶解度；如果使用还原糖长期保存食品时，应注意溶解度变小的葡萄糖结晶析出。,6.粘度糖浆的粘度对食品的品质具有重要意义。葡萄糖和果糖的粘度较蔗糖低，淀粉糖浆的粘度较高。糖浆的粘度是随着温度的变化而改变的。在一定的范围内，温度升高，粘度降低；温度降低，粘度增加。在一定粘度范围内可以使由糖浆熬煮而成的糖膏具有可塑性，以适应糖果工艺中拉条和成型的需要。在制作蛋糕时，可利用糖浆的粘度稳定蛋白的气泡。,7.抗氧化性糖液具有抗氧化性，有利于各种糕点中的油脂的氧化酸败。8.发酵性利用糖的发酵性是生产葡萄酒、啤酒、黄酒和面包的基础。,单糖在食品贮藏与加工中的化学反应 脱水反应复合反应变旋现象烯醇化褐变反应,（1）脱水反应 酸、热条件下的反应 在室温下，稀酸对单糖的稳定性无影响 当酸的浓度大于12%的浓盐酸以及热的作用下,单糖易脱水,生成糠醛及其衍生物。,（2）复合反应单糖受酸和热的作用，缩合失水生成低聚糖的反应称为复合反应。是水解反应的逆反应。,（3）变旋现象葡萄糖溶液经放置一段时间后的旋光值与最初的旋光值不同的现象。稀碱可催化变旋。,褐变反应Browning Reaction氧化褐变：以多酚氧化酶催化，使酚类物质氧（酶褐变）化为醌非氧化褐变焦糖化反应Phenomena of Caramelizati(非酶褐变）麦拉德褐变反应Maillard Reaction,焦糖化现象（Phenomena of Caramelization)在无水（或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐作催化剂，生成焦糖的过程，称为焦糖化。,A.焦糖化反应产生色素的过程糖经强热处理可发生两种反应分子内脱水向分子内引入双键，然后裂解产生一些挥发性醛、酮，经缩合、聚合生成深色物质。生成焦糖或酱色环内缩合或聚合 裂解产生的挥发性的醛、酮经缩合或聚合产生深色物质。,B.反应条件催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。无水或浓溶液，温度150-200Sugar Temperature()Fructose 110Galactose 160Glucose 160Maltose 180Surcrose 180,C.性质 焦糖是一种黑褐色胶态物质，等电点在pH3.0-6.9,甚至低于pH3，粘度100-3000cp,浓度在33-38波美度pH在较好。D.三种色素及用途 NH4HSO4催化 耐酸焦糖色素（可用于可口可乐(NH4)2SO4催化 啤酒美色剂 加热固态 焙烤食品用焦糖色素,Maillard Reaction common browning of foods on heating or onstorage is usually due to a chemical reactionbetween reducing sugars,mainly D-glucose,and a free amino acid or a free amino acid that is part of a protein chain.This action is called the Maillard reaction.,Maillard Browning,“the sequence of events that begins with reaction of the amino group of amino acids with a glycosidic hydroxyl group of sugars;the sequence terminates with the formation of brown nitrogenous polymers or melanoidins”John deMan,Occurs between reducing sugars and amines at high temperaturesProduces flavorProduces colorProduces antioxidant productsProduces toxic productsDestroys nutrients(lysine),Open chain D-glucose,Aminocompound,Open chain D-glucose,Open chain D-glucose,-,This species is unstable and will lose water to produce the open chain form of the glycosylamine with a C-N double bond,Loss of water,Open chain glycosylamine,Water ofdehydration,Rearrangement of this compound will yield the Amadori compound.This sequence of reactions is known as the Amadori rearrangement.,Open chain glycosylamine,Open chain glycosylamine,Open chain Amadori compound,Attack by O-6 on the carbonyl group will close the ring producing a 1-deoxy-1-amino-D-fructopyranose compound(the Amadori product),Open chain Amadori compound,The Amadori compound(a 1-deoxy-1-amino-D-fructopyranose),Addition of an amine to an aldose,Strecker aldehydes,PolymerizePyrolytic products,Amines,DH A Crucial Intermediate,Sugar Pyrolytic Products,maltol,isomaltol,Strecker Degradation,Rich nutty,meaty flavors,Asparagine,Strecker aldehyde,Acrylamide,Mutagens from the Maillard Reaction,Control Steps,Rapidly accelerated by temperatureSignificant acceleration at intermediate water activitiesSugar typePentosehexosedisaccharidepolysaccharide protein concentration(free amines)Inhibited by acid amines are protonatedand used up,pH dropsSulfur dioxide,Inhibition by Sulfite,SO3-,DH DSH,A.反应机理（过程）:反应分为三个阶段开始和引发阶段 a.氨基和羰基缩合 b.Amadori分子排叠中间阶段 c.糖脱水 d.糖裂解 e.氨基酸降解,B.条件：氨基酸和还原糖及少量的水参与C.产物：色素（类黑精）风味化合物：如麦芽酚，乙基麦芽酚，异麦芽酚D.特点 随着反应的进行，pH值下降（封闭了游离的氨基）还原能力上升（还原酮产生）420nm-490nm处有吸收 褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色,E.影响Maillard反应因素糖的种类及含量a.五碳糖六碳糖b.单糖双糖c.还原糖含量与褐变成正比氨基酸及其它含氨物种类a.含S-S，S-H不易褐变b.有吲哚，苯环易褐变c.碱性氨基酸易褐变d.氨基在-位或在末端者，比-位易褐变,温度升温易褐变水分褐变需要一定水分pH值 pH49范围内，随着pH上升，褐变上升 当pH4时，褐变反应程度较轻微 pH在7.89.2范围内，褐变较严重 金属离子和亚硫酸盐氧（间接因素）Ca 处理抑制Maillard反应,F.Maillard反应对食品品质的影响 不利方面营养损失，特别是必须氨基酸损失严重产生某些致癌物质 有利方面褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予食品特殊气味和风味.,G.Maillard反应在食品加工的应用a.抑制Maillard反应 注意选择原料如土豆片，选氨基酸、还原糖含量少的品种，一般选用蔗糖。保持低水分 蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。如SiO2等。,应用SO2硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效。保持低pH值常加酸，如柠檬酸，苹果酸。其它的处理 热水烫漂除去部分可溶固形物，降低还原糖含量。冷藏库中马铃薯加工时回复处理(Reconditioniny)钙处理如马铃薯淀粉加工中，加Ca(OH)2可以防止褐变，产品白度大大提高。,b.利用Maillard反应在面包生产，咖啡，红茶，啤酒，糕点，酱油等生产中.产生特殊风味，香味通过控制原材料、温度及加工方法，可制备各种不同风味、香味的物质。控制原材料 核糖+半胱氨酸：烤猪肉香味 核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味,控制温度 葡萄糖+缬氨酸 100150 烤面包香味 180 巧克力香味 木糖 酵母水解蛋白 90 饼干香型 160 酱肉香型不同加工方法 土豆 大麦 水煮125种香气 75种香气 烘烤250种香气 150种香气,斯特勒克降解反应在褐变反应中有二氧化碳的放出二氧化碳产生的原因（过程）在二羰基化合物存在下，氨基酸可发生脱羧、脱氨作用，成为少一个碳的醛，氨基则转移到二羰基化合物上（该反应称为斯特勒克降解反应）。通过同位素示踪法，发现斯特勒克降解反应在褐变反应体系中即使不是唯一的，也是主要的产生二氧化碳的来源。,多糖 Polysaccharides,Starch Composition,Amylose.Linear a-1,4 glucose chain.DP:180-320,MW106.Branch approximately every 200 glucose unitsAmylopectin.Linear a-1,4 chain with an a-1,6 branch approximately every 20 glucose units.MW108Amylose:amylopectin 1:3Waxy starches all amylopectinHigh amylose mutants up to 70%amylose,Amylose Structure,Amylopectin Structure,Granule Structure,Amylopectin in Granules,淀粉 Starch（1）淀粉粒的特性淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀粉粒。形状圆形、椭圆形、多角形等。大小0.0010.15毫米之间，马铃薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小.晶体结构用偏振光显微镜观察及X-射线研究，能产生双折射及X衍射现象。,Visco/Amylo/Graph,ViscoAmyloGraph,Time,Viscosity,65oC,90oC,30oC,heating,constant temperature,Starch Ingredients,Must be cookedGel slowlyShow syneresisBreak down under shearBreak down under acid conditionsForms complexes,Structure of Polysaccharides,（2）淀粉的结构 直链淀粉（Amylose）支链淀粉（Amylopectin）,（3）淀粉的物理性质白色粉末，在热水中溶胀.纯支链淀粉能溶于冷水中，而直链淀粉不能，直链淀粉能溶于热水.（4）化学性质无还原性遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，冷后呈蓝色.水解：酶解酸解,（5）淀粉的糊化（Gelatinization）糊化淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。其本质是微观结构从有序转变成无序。糊化温度 指双折射消失时的温度。糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。,Starch granules contain both linear amyloseand branched amylopectin.,Raw,uncooked starch granulesheated in water,Swelling is evident,Notice loss of amylose from the granules,Gelatinization and pasting are complete,Now we start to cool.,This picture is not yet complete as we havent accounted for the water in the system.,影响糊化的因素结构 直链淀粉小于支链淀粉。Aw Aw提高，糊化程度提高。糖 高浓度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。盐 高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐存在，对糊化几乎无影响。但对马铃薯淀粉例外，因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。,脂类 脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒。酸度 pH4时，淀粉水解为糊精，粘度降低（故高酸食品的增稠需用交联淀粉）；pH 4-7时，几乎无影响；pH=10时，糊化速度迅速加快，但在食品中意义不大。淀粉酶 在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始而淀粉酶尚未被钝化前，可使淀粉降解（稀化），淀粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。故新米（淀粉酶酶活高)比陈米更易煮烂。,淀粉糊化性质的应用“即食”型方便食品“方便面”、“方便米饭”：应糊化后瞬时干燥。,淀粉的老化(Retrogradation)老化淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象，被称为淀粉的老化。实质是糊化的后的分子又自动排列成序，形成高度致密的、结晶化的、不溶解性分子微束.,影响淀粉老化的因素 温度 24，淀粉易老化,60 或-20，不易发生老化，含水量 含水量3060%，易老化。含水量过低（10%）或过高均不易老化。结构 直链淀粉比支链淀粉易老化（粉丝）聚合度n 中等的淀粉易老化；淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。共存物的影响脂类和乳化剂可抗老化，多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化作用。,变性淀粉及其应用变性淀粉天然淀粉经适当的化学处理、物理处理或酶处理，使某些加工性能得到改善，以适应特定的需要，这种淀粉被称为变性淀粉.变性淀粉种类 物理变性 化学变性 酶法变性,Modified Starches,DepolymerizedAcid etchedAcid hydrolyzedEnzyme modifiedPregelatinizedChemically modifiedStabilizedCross linked,物理变性只使淀粉的物理性质发生改变.如：-淀粉：将糊化后淀粉迅速干即得.-淀粉应用：家用洗涤剂，鳗鱼饲料。化学变性：利用化学方法进行变性 氧化淀粉淀粉分子中的羟基能够被次氯酸钠、双氧水、臭氧等氧化物氧化为羧基.优点：粘度低，不易凝冻。用途：做增稠剂和糖果成型剂.,酸降解淀粉用H2SO4、HCL，使淀粉降解.优点：粘度低、老化性大、易皂化.用途:用于软糖、果冻、糕点生产.,淀粉衍生物（淀粉脂、淀粉醚、交联淀粉）淀粉脂：如淀粉磷酸酯（磷酸淀粉）淀粉醚：如羟甲基淀粉（CMS)交联淀粉：淀粉在交联剂（甲醛)作用下结合成更大分子淀粉的接枝共聚物淀粉可以与聚乙烯，聚苯乙烯，聚乙烯醇共混制成淀粉塑料.淀粉塑料有一定的生物降解性，对解决塑料制品造成的“白色污染”有很大的意义。,淀粉糖及其在食品工业中的应用,淀粉糖是以淀粉为原料，经酶法、酸法加工制备的糖品的总称，是淀粉深加工的主要产品。DE值是表示淀粉或转化淀粉按葡萄糖计算时的总还原值，以对总干物质的百分率表示。参考DE值以控制淀粉的分解和转化，在制造糊精或糖浆与葡萄糖时就需要考虑DE值。,淀粉糖的种类：淀粉糖产品大致可分为：液体葡萄糖（葡麦糖浆）、结晶葡萄糖（全糖）、麦芽糖浆（4045%麦芽糖）、高麦芽糖浆（50-60%麦芽糖，少于1%葡萄糖）、超高麦芽糖浆（大于80%麦芽糖）、低聚异麦芽糖、麦芽糊精、果葡糖浆等。,液体葡萄糖的概况：液体葡萄糖是控制淀粉水解的程度，以葡萄糖、麦芽糖以及麦芽低聚糖组成的混合糖浆，其主要成分为葡萄糖和麦芽糖，也可更准确的称为葡麦糖浆。液体葡萄糖按转化率可分为高、中、低三大类。工业上产量最大、应用最广的中等转化糖浆，其DE值为30-50%，其中DE值为42%左右的又称为标准葡萄糖浆。高转化糖浆DE值为50-70%，低转化糖浆DE值在30%以下。不同DE值的液体葡萄糖在性能方面有一定差异，如甜度、粘度、吸湿性、渗透压、发酵性等，这些性质又和糖的应用范围有关。,液体葡萄糖（葡麦糖浆）使我国目前淀粉糖工业中最主要的产品，广泛应用于糖果、糕点、饮料、冷饮、焙烤、罐头、果酱、果冻、乳制品等各种食品中；还可作为医药、化工、发酵等行业的重要原料。该产品甜度低于蔗糖，粘度、吸湿度适中。用于糖果中能阻止蔗糖结晶，防止糖果返砂，是糖果口感温和、细腻。葡萄糖浆杂质含量低，耐贮存性和热稳定性好，适合生产高级透明硬糖；此外该糖的粘臭性好、渗透压高，适用于各种水果罐头及果酱、果冻中，可延长商品的保质期。液体葡萄糖浆具有良好的可发酵性，适合面包、糕点生产中的使用。,葡萄糖（全糖）：葡萄糖是淀粉完全水解的产物，由于生产工艺的不同，所得葡萄糖产品的纯度也不同，一般可分为结晶葡萄糖和全糖两类。全酶法生产的葡萄糖（全糖）纯度高、甜味纯正，在食品工业种可作为甜味剂代替蔗糖，还可作为生产食品添加剂焦糖色素、山梨醇等产品的主要原料；在发酵工业上，可作为微生物培养基的最主要原料（碳源），广泛用于酿酒、味精、氨基酸、酶制剂及抗生素等行业；全糖还可作为皮革、化纤、化工等行业的重要原料或添加剂。,麦芽糖浆：（饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆）：麦芽糖是由两个葡萄糖残基通过-1，4-葡糖基连接而成的二糖，是麦芽糖浆的主要成分。液化淀粉经过酶作用制得不同麦芽糖含量的糖浆。从而形成不同的糖浆类别。麦芽糖浆是以淀粉为原料，经酶或酸酶结合法水解制成的一种淀粉糖浆，和液体葡萄糖（葡麦糖浆）相比，麦芽糖浆中葡萄糖含量较低（一般在10%以下），而麦芽糖含量较高（一般在40-90%），按制法和麦芽糖含量不同可分别称为饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆等。,麦芽糖浆有以下特性：1）甜味：甜味纯正、温和、爽口，甜度为蔗糖的50%，可替代蔗糖、葡萄糖浆用于多种食品加工。2）抗结晶性：可有效防止糖果、巧克力制品中的返砂现象，防止果酱、果冻等食品中蔗糖的结晶，此外，还能防止淀粉的凝沉作用。3）低吸湿性：吸湿性低，抗吸湿能力比葡萄糖浆强，用于糖果中可防止糖果吸湿发烊。4）高耐热性：热稳定性好，在160的高温下长时间加热，不会发生分解、变色，特别适用于浇注糖果及需要高温处理的食品。5）良好的发酵性：具有良好的发酵性，可用于面包、蛋糕等发酵焙烤食品中。6）水分活度：麦芽糖易与水形成络合物，用于食品加工中可增强保水性，提高保香性，降低水分活度，延长食品保质期。,麦芽糖浆的应用：饴糖也叫麦芽糖，是淀粉糖的一种，其主要组分是麦芽糖（一般含量在50%左右）、糊精（含量在30%左右），由于饴糖具有吸湿性，加在各种食品中可防止干燥以及制品中砂糖的“发砂”现象，并使食品的甜味柔和，因此饴糖成为糖果、糕点、果酱、罐头等食品的必需原料。饴糖的营养价值很高，用于医药有健胃、止咳、滋补的功效，常作为婴幼儿的营养食品。饴糖还具有粘稠性和还原性，可用于机械行业翻砂车间的活砂，起到改进产品光泽、色彩以及增加产品滋润性、弹性和起发性的作用。大规模生产的麦芽糖产品有糖浆、粉剂及结晶糖，其纯度按等级不同而有所区别。各种麦芽糖浆由于广泛用于酿酒、烘烤、软饮料、罐头食品、点心等而备受关注。超纯麦芽糖在日本还被应用于静脉注射液中。高麦芽糖浆已成为生产异麦芽低聚糖的主要原料。,糖果糕点：硬糖、软糖、饼干、糕点、西点、巧克力等；乳制品：调味乳、酸奶制品、调制奶粉等；冷饮制品：冰淇淋、雪糕等；焙烤食品：面包、蛋糕等；传统糖制品：花生糖、芝麻糖、浇切糖、酥糖等；滋补健身液：各种营养保健液；药品：药用糖浆、糖膏等；其它：果浆、果冻、蜜饯、婴幼儿食品、罐头食品、熟肉制品等。,低聚异麦芽糖：低聚异麦芽糖（异麦芽低聚糖）又称分枝低聚糖，是指由葡萄糖基以-1.6糖苷键结合而成的单糖数在2-5不等的一类低聚糖，其主要成分是 异麦芽糖、异麦芽三糖、潘糖等。低聚异麦芽糖在自然界中极少以游离状态存在。该糖于1982年由日本林原公司开发成功，但由昭和产业公司首先于1985年推入市场。1990年日本低聚异麦芽糖产量达8000吨，1991年超过1万吨，其产品有固型物50%的液体（IMO-500）、90%的液体(IMO-900)和90%的粉末(IMO-900P)。,低聚异麦芽糖的工艺流程：淀粉调浆淀粉悬浮液（浓度30%，pH6.0）喷射液化（-淀粉酶）糖化（-淀粉酶，-D-葡萄糖苷酶，pH5.0，60）过滤脱色（活性炭）脱盐（阴、阳离子交换树脂）真空浓缩IMO-500柱分离IMO-900喷雾干燥IMO-900P,低聚异麦芽糖的生理功能：(1)可消化性：低聚异麦芽糖具有低甜度、低热量，能抑制血糖上升和降低血中胆固醇的特性，基本上不增加血糖和血脂，摄入后不会导致肥胖，且可作为糖尿病人的甜味品。(2)难腐蚀性：龋齿是我国儿童的常见口腔疾病之一，而低聚异麦芽糖与口腔中导致龋齿的突变链球菌S.mutans的发育无关，不会产生形成齿垢的不容性葡聚糖。此外，当它与砂糖合并应用时，能强烈抑制砂糖被链球菌合成非水溶性的葡聚糖，并又能强烈抑制由砂糖合成的葡聚糖在牙齿上的附着，从而阻止形成齿垢，防止牙齿表面珐琅质脱灰。因此，低聚异麦芽糖有利于龋齿的预防。,(3)双岐杆菌的增殖效果：双歧杆菌是人体肠道内最有代表性的有益菌，能促进肠道蠕动，预防及治疗便秘及下痢，抵御病原菌感染，它产生的有机酸能使肠内pH值降低，抑制肠内沙门氏菌和腐败菌的繁殖等。通常婴儿出生后3-5天肠道内双歧杆菌数占绝对优势（90%以上），此后随着年龄的增长逐渐减少，直至老年人临死前完全消失。一般老年人肠道内双歧杆菌大大低于青年人，但长寿老人肠道内微生物群系就接近青年人。对世界第五长寿之乡广西巴马的长寿老人肠道内菌体的研究发现，长寿老人肠道内普遍存在双歧杆菌，且在厌氧菌中占比例较高，可见双歧杆菌的大量存在对老年人的健康长寿起到良好作用。研究发现，低聚异麦芽糖等功能性低聚糖具有很好的促进双歧杆菌增殖作用，被公认为双歧杆菌的生长促进因子。每日摄取一定量的低聚异麦芽糖（15-20克），能有效地促进肠道内双歧杆菌的大量繁殖，抑制有害菌的生长，从根本上增强人体的免疫力。但当停止服用一段时间后，双歧杆菌又回到以前的比例。日本林原生物化学研究所等研究机构的研究结果证实，长期服用低聚异麦芽糖确实对双歧杆菌的繁殖具极佳效果，而不被多数有害菌所利用。,麦芽糊精麦芽糊精是指以淀粉为原料，经酸法或酶法低程度水解，得到的DE值在20%以下的产品。其主要组分为聚合度在10以上的糊精和少量聚合度在10以下的低聚糖。该产品与淀粉经干法热解得到的糊精在性质和结构上有较大的区别。美国把以玉米淀粉为原料的麦芽糊精产品称为“麦特灵”，其系列产品DE值为5-20%，相应商品名为MD50、MD100、MD150、和MD200。,麦芽糊精的应用：麦芽糊精甜度低、粘度高、溶解性好、吸湿性小、增稠性强、成膜性好，在糖果工业中麦芽糊精能有效降低糖果甜度、增加糖果韧性、抗“砂”、抗“烊”，提高糖果质量；在饮料、冷饮中麦芽糊精作为重要原料，能提高产品溶解性，突出原有产品风味，增加粘稠干和赋形性；在儿童食品中，麦芽糊精因低甜度和易吸收可作为理想载体，预防或减轻儿童龋齿病和肥胖症。低DE値麦芽糊精遇水易生成凝胶，其口感和油脂类似，因此能用于油脂含量较高的食品中，如冰激淋、鲜奶蛋糕等，代替部分油脂，降低食品热量，同时不影响口感。麦芽糊精被广泛应用于各种糖果、保健食品、强化食品、方便食品、西餐食品、各种罐头、冷饮冷食、婴儿奶粉、豆奶粉、固体饮料不同行业的产品加工之中。,麦芽糊精具有较好的载体性、流动性，无淀粉异味，不掩盖其它产品的风味或香味，可用于各种粉状香料、化妆品中。此外，麦芽糊精还具有良好的遮盖性、吸附性和粘合性，能用于铜版纸表面施胶等提高纸张质量。麦芽糊精还可用于医药、精细化工以及精密机械制造等行业。,淀粉以外的多聚糖（1）纤维素 纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，对植物性食品的质地影响较大.结构 由-（1-4）-D-吡喃葡萄糖单位构成。为线性结构，由无定型区和结晶区构成。,Cellulose Structure,b-1,4 polyglucoseVery large moleculeCrystalline(hydrogen-bonded)and non-crystalline regions,性质不溶于水无还原性水解比淀粉困难得多，需用浓酸或稀酸在一定压力下长时间加热水解。人体不能产生分解纤维素的酶。一些食草动物可以消化纤维素。,Cellulose Ingredients,Microcrystalline CelluloseCarboxymethyl celluloseMethyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose,改性纤维素羧甲基纤维素(CMC)可与蛋白质形成复合物，有助于蛋白质食品的增溶，在馅饼、牛奶、蛋糊及布丁中作增稠剂和粘接剂。由于羧甲基纤维素对水的结合容量大，在冰淇淋和其它冷冻食品中，可阻止冰晶的形成。防止糖果，糖浆中产生糖结晶，增加蛋糕等烘烤食品的体积，延长食品的货架期。,甲基纤维素 优点：热胶凝性、保湿性好.用途：保湿剂、增稠剂、稳定剂。微晶纤维素（Microcrystalline cellulose)用稀酸处理纤维素,可以得到极细的纤维素粉末，称为微晶纤维素。在疗效食品中作为无热量填充剂。,Carboxymethylcellulose,Methylcellulose,(may gel at high T),Carboxymethyl cellulose,-CH2COO-High viscosity,non-gelling,（2）半纤维素(Hemicellulose)一些与纤维素一起存在于植物细胞壁中的多糖物质总称。构成半纤维素单体的有：葡萄糖，果糖，甘露糖，半乳糖，阿拉伯糖，木糖，鼠李糖及糖醛酸。,（3）果胶物质(Pectin Substance)结构 D吡喃半乳糖醛酸以-1，4苷键相连，通常以部分甲酯化存在，即果胶。,PectinSource:Cell walls of higher plants(citrus rind)Structure:Largely a linear polymer of polygalacturonic acid with varying degrees of methyl esterification.(Also some branches HAIRY REGIONS)50%esterified is a high methoxy(HM)pectin 50%esterified is a low methoxy(LM)pectin Functional Properties:High methoxy pectin will gel in the presence of acid and high sugar concentrations.Low methoxy pectin will gel in the presence of calcium.,High and Low Methoxy Pectin,0,50,100,%DE of Pectin,Gel with Ca2+,Gel with acids and low water,HMP,LMP,分类以酯化度分类原果胶果胶果胶酸 酯化度：D半乳糖醛酸残基的酯化数占D半乳糖醛酸残基总数的百分数。,原果胶：(protopectin）高度甲酯化的果胶物质。只存在于植物细胞壁中，不溶于水。未成熟的果实和蔬菜中，它使果实，蔬菜保持较硬的质地。果胶：（Pectin)部分甲酯化的果胶物质。存在于植物汁液中。果胶酸：(Pectic acid)不含甲酯基，即羟基游离的果胶物质。原果胶 果胶 甲酯化程度下降 果胶酸,果胶的物理化学性质A.水解 果胶在酸、碱条件下发生水解，生成去甲酯及苷键裂解产物。原果胶在果胶酶和果胶甲酯酶作用下，生成果胶酸。B.溶解度果胶与果胶酸在水中溶解度随链长增加而减少。C.粘度粘度与链长成正比。,果胶凝胶的形成条件脱水剂（蔗糖，甘油，乙醇）含量6065%，pH23.5，果胶含量0.30.7%，可以形成凝胶。机制脱水剂使高度含水的果胶分子脱水以及电荷中和而形成凝集体。,影响凝胶强度的因素凝胶强度与分子量成正比凝胶强度与酯化程度成正比酯化程度越大，凝胶强度越大。完全酯化的聚半乳糖醛酸的甲氧基含量为16.32%，以此作为100%酯化度。甲氧基含量7，称为高甲氧基果胶。甲氧基含量7，称为低甲氧基果胶。（或低果胶酯）,四种不同酯化程度果胶形成凝胶条件,（4）植物胶质植物树胶：阿拉伯胶、黄芹胶、刺梧桐胶按来源分类种子胶：魔芋胶、瓜尔豆胶、豆角胶和罗望子胶海藻胶:琼胶（脂）、鹿角藻胶和褐藻胶,（5)魔芋胶(Konjac)魔芋葡甘露聚糖的组成：由D-甘露糖与D-葡萄糖通过-1，4糖苷键连接而成。性质：能溶于水，形成高黏度的假塑性溶液，经碱处理脱乙酰后形成弹性凝胶，是一种热不可逆凝胶。当魔芋葡甘露聚糖与黄原胶混合时，形成热可逆凝胶。魔芋葡甘露聚糖与黄原胶的比值为1：1时，得到的强度最大。凝胶的熔化温度为30-63，与其比值和聚合物总浓度无关，但凝胶强度随聚合物浓度的增加而增加，随